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Abstract

本发明公开了一种新型的增亮散射膜，可以用于液晶、LED、OLED等显示装置和发光元件。本增亮散射膜包括：聚合物母体介质（1），嵌入母体内的散射介质（2）和非平坦的纹理化界面（3）。所述公开的薄膜在改善器件视角的同时，能够较高地提高器件的光取出效率，提高亮度，达到高功效与视觉均匀性相统一的目的，还能有效地节能降耗，具有广泛的应用前景。

Description

一种新型的增亮散射膜
技术领域
本发明涉及一种新型的增亮散射薄膜，可以在改善器件视角的同时，能够较高地提高器件的光取出效率，有效提高亮度，降低能耗。
背景技术
散射膜已成为照明、光学显示、灯光设计等领域重要的功能材料，既可解决的视角不对称性问题，还能使照明与显示***达到高功效与视觉均匀性相统一的目的，为高效、低损、高均匀性与完美视觉相结合的照明与显示设备提供了保证。
视角大小是评价显示器件性能的重要参数之一。视线与显示器等的垂直方向所成的角度，屏幕在所有方向上的反射是不同的，在水平方向离屏幕中心越远，亮度越低；当亮度降到50%时的观看角度，定义为视角。视角也是液晶显示器的主要不足之一，当背光源通过偏极片、液晶和取向层之后，输出的光线便具有了方向性。也就是说大多数光都是从屏幕中垂直射出来的，所以从某一个较大的角度观看液晶显示器时，便不能看到原本的颜色，甚至只能看到全白或全黑。因此，增大视角对提高器件性能有着积极作用。
另外，各种发光器件都是多层材料的堆砌，由于各层之间（包括基板和空气）的折射率差异和材料的吸光性，会使能从发光层发出的光不能完全射出器件。外量子效率就是用来评价器件的这一性能，外量子效率越大，说明器件的效率越高，相同亮度情况下的能耗就相对较低。因此，我们应该尽量提高器件的外量子效率。
本发明中，利用新型散射增亮膜，散射介质可以改变光线的传播路线，同时使用纹理化界面，改变其入射角，提高光取出效率的同时，改善了器件的视角，能够有效地提高器件性能，具有广泛的应用前景。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型的增亮散射膜，其特征在于它由聚合物母体介质，嵌入母体内的散射介质，和非平坦的纹理化界面组成。其中所述的聚合物母体介质材料为：PVA（聚乙烯醇）, PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）, PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）, PDMS（聚二甲基硅氧烷）中的一种，具体情况下，可以根据器件基板选择合适折射率的有机聚合物材料作为母体介质材料。散射介质为：BaSO4, SiO2, ZnO等无机材料，聚硅氧烷有机材料中的一种;其形状可以为球形，椭球型或不定型；其颗粒尺寸可以为0.5μm~10μm，优选1μm~2μm；散射介质的浓度可以为0.1wt%~2wt%，优选0.5wt%~1.5wt%，具体最优浓度与母体材料和散射介质有关。增亮散射膜中的非平坦的纹理化界面可以为但不局限为：周期性的微球结构，周期性的金字塔结构，或其他周期性或非周期性的微结构，非平坦的微结构尺寸，可以为0.5~10μm。
本发明一种新型增亮散射膜的制备方法，其特征在于具有以下步骤：
a. 将聚合物母体介质和散射介质按照一定比例（0.1wt%~2wt%）混合，溶解于可以完全溶解母体的溶剂中；如PVA母体可以选择去离子水为溶剂；PMMA可以选择氯苯为溶剂；制备得到浓度为10%-30wt%）的混合溶液；若聚合物母体为液态如PDMS，可以直接将散射介质与液态母体介质混合，散射介质的质量分数为0.1wt%~2wt%;
b. 纹理化界面的制备：可以通过光刻、压印、转印等方法来得到纹理界面。若使用压印法，将上述混合溶液旋涂在平坦基板上，使用模具压印得到纹理界面；若使用转印法，将上述混合溶液旋涂在模具上，得到纹理化的界面；若使用光刻法，将上述混合溶液旋涂在平坦基板上后，通过光刻技术在其表面制备图形，同样可以得到纹理化的薄膜;
c. 增亮膜的获得：从上述基板上分离其表面的薄膜，即得到具有纹理化界面的增亮膜。
附图说明
图1是本发明增亮散射膜的结构示意图其中（1）为母体介质；（2）为散射介质；（3）为非平坦的纹理化界面。
 图2是本发明实施例一中的器件A的结构示意图，包括ITO(铟锡氧化物)阳极，各有机功能层，Al阴极和增亮散射膜。
图3是本发明实施例一中的器件A和对比器件B的电流密度-亮度图。
图4是本发明实施例一中的器件A和对比器件B的归一化的亮度-角度关系图。
具体实施方式
下面结合附图给出本发明的实施例详细描述。
实施例一，
制备以PVA为母体材料，聚硅氧烷为散射介质，微金字塔结构界面的增亮散射薄膜。本实例的具体步骤如下：
（1）将聚硅氧烷微球和PVA的混合物溶解到水溶液中(其中聚硅氧烷占PVA的质量分数比为1wt%)，得到浓度为20wt%的PVA水溶液。
（2）采用P型硅片为基板，通过化学碱腐蚀的方法在80℃的NaOH和IPA(异丙醇)的混合溶液中腐蚀单晶硅片，制备得到金字塔绒面。
（3）然后将上述制备好的PVA溶液旋涂到硅片基板金字塔绒面上，转速为800转/分钟，时间为70秒，接着将旋涂有PVA溶液的硅片放到烘箱内烘干，烘干后取出揭膜，如此通过转印法得到具有倒置微金字塔结构界面的增亮散射薄膜。
实施例二：
制备得到以PMMA为母体材料，SiO2微球为散射介质，周期性半球阵列界面的增亮散射薄膜。本实施例的具体步骤如下：
（1）将质量分数为0.8wt%的SiO2微球（平均直径1-2μm）和PMMA的混合后，在80℃水浴下完全溶解到氯苯中，得到PMMA浓度为20%的氯苯溶液，使用磁力搅拌器将溶液搅拌均匀。
（2）将上述溶液旋涂到平坦的玻璃衬底（即基板）上，转速为800转/分钟。然后加热烘干溶剂，加温达到PMMA的玻璃化温度，将周期性半球阵列的模具通过压印法使PMMA表面形成一层半球界面，压印过程中的压力大约为5MPa,压印保持时间为200s。
（3）分离模具和基板（即玻璃衬底）后，得到以PMMA为母体材料，SiO2微球为散射介质，周期性半球阵列界面的增亮散射薄膜。
实施例三
制备以PDMS为母体，ZnO微球为散射介质，周期性凸半球阵列界面的增亮散射薄膜。本实例的具体步骤如下：将质量分数为1wt%的ZnO微球（直径1-2μm）超声分散于PDMS液体，将混合的PDMS液体倒入周期性凹微半球的模具，加入固化剂，使PDMS固化，分离模具后，得到以PDMS为母体，ZnO微球为散射介质，周期性凸半球阵列界面的增亮散射薄膜。
有关本发明增亮散射膜的应用及性能实验
本发明增亮膜在OLED (有机电致发光器件) 上的应用及性能测试：
将实施例一中获得的增亮散射膜用在OLED器件上，测试器对OLED的作用。
在两片玻璃基板上制造两个结构完全相同的OLED器件，器件A贴上制备好的PVA增亮散射薄膜的器件，器件B为对比器件，仅为普通的OLED器件，器件A的结构示意图如图1所示。
图3为器件A对比器件B的电流密度-亮度图，可以看出在相同电流密度下，器件A的亮度比器件B的亮度有明显的提高。图3为器件A对比器件B的归一化的亮度-角度关系图，可以看出，器件A的视角比器件B的更宽。
实施例二和实施例三中增亮散射膜在LED上的应用及性能测试：
将实例二和实例三中制得的两种增亮散射膜，通过光学胶粘贴到市售的LED光源上，测试得到器件分别在4V, 4.5V, 5V, 5.5V下的亮度如下表：
表1. 有无增亮散射膜时LED器件的亮度表
  4V 4.5V 5V 5.5V
未贴膜LED 4213 cd/m2 6524 cd/m2 9134 cd/m2 13235 cd/m2
贴PMMA膜的LED 5688 cd/m2 8800 cd/m2 12413 cd/m2 17655 cd/m2
贴PDMS膜的LED 5104 cd/m2 8155 cd/m2 11232 cd/m2 16411 cd/m2
通过实施例，可以看出本发明公开的新型增亮散射薄膜，能够同时提高器件效率和改善器件视角，具有广泛的应用前景。 

Claims (2)

1.一种新型增亮散射膜，其特征在于：它由聚合物母体介质（1），嵌入母体内的散射介质（2）和非平坦的纹理化界面（3）组成；其中所述的聚合物母体介质材料为：PVA（聚乙烯醇）, PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）, PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）, PDMS（聚二甲基硅氧烷）中的任一种，具体情况下，可以根据器件基板选择合适折射率的有机聚合物材料作为母体介质材料；散射介质为：BaSO4, SiO2, ZnO等无机材料，或聚硅氧烷有机材料中的任一种;其形状可以为球形，椭球型或不定型；其颗粒尺寸可以为0.5~10μm，优选1μm~2μm；散射介质的浓度可以为0.1wt%~2wt%，优选0.5wt%~1.5wt%，具体最优浓度与母体材料和散射介质有关；增亮散射膜中的非平坦的纹理化界面可以为：周期性的微球结构，周期性的金字塔结构，或其他周期性或非周期性的微结构中的一种，非平坦的微结构尺寸，可以为0.5~10μm。
2.一种新型增亮散射膜的制备方法，其特征在于具有以下步骤：
a. 混合溶液的制备：将聚合物母体介质和散射介质按照一定比例（0.1wt%~2wt%）混合，溶解于可以完全溶解母体的溶剂中，如PVA母体可以选择去离子水为溶剂，PMMA可以选择氯苯为溶剂，制备得到浓度为10%-30wt%（质量分数）的混合溶液；若聚合物母体为液态（PDMS），可以直接将散射介质与液态母体介质混合，散射介质的质量分数为0.1wt%~2wt%;
b. 纹理化界面的制备：可以通过光刻、压印、转印等方法来得到纹理界面；若使用压印法，将上述混合溶液旋涂在平坦基板上，使用模具压印得到纹理界面；若使用转印法，将上述混合溶液旋涂在模具上，得到纹理化的界面；若使用光刻法，将上述混合溶液旋涂在平坦基板上后，通过光刻技术在其表面制备图形，同样可以得到纹理化的薄膜;
c. 增亮膜的获得：从上述基板上分离其表面的薄膜，即得到具有纹理化界面的增亮膜。
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Application publication date: 20150204